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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-20
(45)【発行日】2025-01-28
(54)【発明の名称】制御システム、制御方法、コントローラ、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04W 8/22 20090101AFI20250121BHJP
H04W 28/18 20090101ALI20250121BHJP
H04W 72/1268 20230101ALI20250121BHJP
H04W 84/12 20090101ALN20250121BHJP
【ＦＩ】
H04W8/22
H04W28/18
H04W72/1268
H04W84/12
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023506378
(86)(22)【出願日】2021-03-15
(86)【国際出願番号】 JP2021010310
(87)【国際公開番号】W WO2022195650
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】坂上 裕希
(72)【発明者】
【氏名】南 勝也
(72)【発明者】
【氏名】福井 達也
(72)【発明者】
【氏名】津上 諒平
【審査官】倉本 敦史
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１９－５１５５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１１２５１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御システムであって、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントと、
前記端末及び前記アクセスポイントに対して送信制御を行うコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
前記端末は、前記コントローラの制御に従ったパケット送信の際のパケット量通知に、前記データベースを強制的に更新する強制更新フラグを埋め込んで送信し、
前記コントローラは、受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する、
制御システム。
【請求項2】
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御方法であって、前記制御方法は、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対してコントローラが行う送信制御であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知の内前記コントローラの制御に従った前記端末のパケット送信の際のパケット量通知に前記データベースを強制的に更新する強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する、
制御方法。
【請求項3】
無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラであって、前記コントローラは、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対して送信制御を行う装置であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知の内前記コントローラの制御に従った前記端末のパケット送信の際のパケット量通知に前記データベースを強制的に更新する強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する、
コントローラ。
【請求項4】
請求項３に記載のコントローラとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アクセスネットワーク内の通信帯域を割り当てる制御システム、制御方法、コントローラ、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、同一のネットワーク基盤上に様々なネットワーク要件をもつ複数のサービスやアプリケーションを収容する検討が進められている。そのためには、“端末から端末まで”や“端末からアプリケーションサーバまで”のＥｎｄ－Ｅｎｄ区間において、同一ＮＷに収容された各サービスやアプリケーションが要求する品質を保証しなければならない。
【0003】
ネットワークのＥｎｄ－Ｅｎｄには、無線と有線の区間にわけることができる。その中でも無線区間では、既存技術としてＩＥＥＥ８０２．１１のＥｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ（ＥＤＣＡ）と呼ばれる優先制御機能が存在する（非特許文献１、２）。
【0004】
ＥＤＣＡは端末（宛先）単位での制御であり、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を可能とするようなトラフィックフロー単位での制御が困難である問題があるこの問題の解決策としては、端末からのパケット量の通知に基づいて、コントローラが通信帯域を割り当てることが考えられる。
【0005】
しかし、現実の通信には必ず送信から受信まで遅延時間が発生するため、各端末およびアクセスポイントからのパケット量通知とコントローラからのスケジューリング通知は時間差が発生し、実際のバッファに蓄積されたパケット量と送信指示により送信するパケット量に差が生まれる場合がある。例えば、スケジューリング周期内での最大パケット蓄積量が８パケット分だったとしても、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合、バッファに蓄積したパケット量よりも大きいパケット量送信指示が来ることで、パケット送信効率が低下するという課題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【文献】ＩＥＥＥ ８０２．１１ｅ－２００５ － ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－－Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ－－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ－－Ｐａｒｔ １１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ － Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ８： Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ
【文献】ＱｏＳを実現する無線ＬＡＮ規格 ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ” 映像情報メディア学会誌 Ｖｏｌ． ５７， Ｎｏ． １１ （２００３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示は、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合であっても、パケット送信効率の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
端末は、パケット送信を行った直後のパケット量通知に、送信を実施したバッファのパケット量の更新をコントローラに実行させる強制更新フラグを埋め込む。強制更新フラグがあった場合、コントローラは、その通知のパケット量で強制的にデータベースを更新する。
【0009】
本開示に係る制御システムは、
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御システムであって、
前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントと、
前記端末及び前記アクセスポイントに対して送信制御を行うコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
前記端末は、前記コントローラの制御に従ったパケット送信の直後のパケット量通知に、前記データベースを強制的に更新する強制更新フラグを埋め込んで送信し、
前記コントローラは、受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御システムであって、
前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントと、
前記端末及び前記アクセスポイントに対して送信制御を行うコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
前記端末は、前記コントローラの制御に従ったパケット送信の直後のパケット量通知に、前記データベースを強制的に更新する強制更新フラグを埋め込んで送信し、
前記コントローラは、受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
【0010】
本開示に係る制御方法は、
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御方法であって、
前記制御方法は、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対してコントローラが行う送信制御であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
無線ネットワークのトラフィックを制御する制御方法であって、
前記制御方法は、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対してコントローラが行う送信制御であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
【0011】
本開示に係るコントローラは、
無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラであって、
前記コントローラは、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対して送信制御を行う装置であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラであって、
前記コントローラは、前記無線ネットワークを介してパケットを相互に伝送する端末及びアクセスポイントに対して送信制御を行う装置であって、
前記端末から受信したパケット量通知に基づいて定められた前記端末のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースを参照し、前記データベースに基づいて前記端末から前記アクセスポイントへのパケット送信を制御し、
受信したパケット量通知に強制更新フラグが埋め込まれている場合、前記データベースにおける前記パケット量通知で通知された端末のバッファのパケット量を当該パケット量通知のパケット量に更新する。
【0012】
本開示は、前記コントローラとしてコンピュータを機能させるためのプログラムである。前記コントローラは、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合であっても、パケット送信効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示の制御システムの基本構成の一例を示す。
【図2】本開示の制御システムのシステム構成の一例を示す。
【図3】コントローラが備えるデータベースが保持する情報の一例である。
【図4】本発明に係る制御方法を説明する図である。
【図5】スケジューリング周期がパケット量通知周期の１／５の周期であり、合計５パケット分で送信時刻をスケジューリングした場合のパケットスケジューリングの一例を示す。
【図6】本開示の課題を説明する図である。
【図7】本実施形態の制御方法の一例を示す。
【図8】実施形態の本開示の制御システムの動作の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【0016】
（基本構成）
まず、本実施形態の制御システムの基本構成を説明する。図１は、本実施形態の制御システム３００を説明する図である。
制御システム３００は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御システムであって、
無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２と、
端末１１及びアクセスポイント１２に対して送信制御を行うコントローラ１３と、
を備える。
まず、本実施形態の制御システムの基本構成を説明する。図１は、本実施形態の制御システム３００を説明する図である。
制御システム３００は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御システムであって、
無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２と、
端末１１及びアクセスポイント１２に対して送信制御を行うコントローラ１３と、
を備える。
【0017】
本開示の制御システム３００は、アクセスポイント１２とコントローラ１３と複数の端末１１とを備えるネットワークにおいて、
コントローラ１３は、端末１１から受信したパケット量通知に基づいて定められた端末１１のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースＤＢ３を参照し、データベースＤＢ３に基づいて端末１１からアクセスポイント１２へのパケット送信を制御し、
端末１１は、コントローラ１３の制御に従ったパケット送信の直後に、データベースＤＢ３を強制的に更新する強制更新フラグを埋め込んだパケット量通知を送信し、
コントローラ１３は、受信したパケット量通知に強制更新フラグが含まれている場合、データベースＤＢ３における該当端末１１のバッファ毎のパケット量を、当該パケット量通知のパケット量に基づいて強制的に更新する。
コントローラ１３は、端末１１から受信したパケット量通知に基づいて定められた端末１１のバッファ毎のパケット量を記憶したデータベースＤＢ３を参照し、データベースＤＢ３に基づいて端末１１からアクセスポイント１２へのパケット送信を制御し、
端末１１は、コントローラ１３の制御に従ったパケット送信の直後に、データベースＤＢ３を強制的に更新する強制更新フラグを埋め込んだパケット量通知を送信し、
コントローラ１３は、受信したパケット量通知に強制更新フラグが含まれている場合、データベースＤＢ３における該当端末１１のバッファ毎のパケット量を、当該パケット量通知のパケット量に基づいて強制的に更新する。
【0018】
（第１の実施形態）
図２は、本実施形態の制御システムを説明する図である。本実施形態の制御システムは、Ｎ台の端末１１、これらの端末１１と通信を行うアクセスポイント１２、端末１１の通信帯域を割り当てるコントローラ１３、を備える。端末１１、アクセスポイント１２及びコントローラ１３は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図２は、本実施形態の制御システムを説明する図である。本実施形態の制御システムは、Ｎ台の端末１１、これらの端末１１と通信を行うアクセスポイント１２、端末１１の通信帯域を割り当てるコントローラ１３、を備える。端末１１、アクセスポイント１２及びコントローラ１３は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
【0019】
端末１１、アクセスポイント１２及びコントローラ１３は、端末１１からのパケット量の通知に基づいて端末１１の通信品質制御を行う機能を備える。具体的には、以下の構成を備える。
端末１１は、主信号送受信部ＭＴＲ１、主信号バッファ部ＭＢ１、フロー単位バッファ部ＦＢ１＃１～＃Ｌ、アプリケーションＡＰ１＃１～＃Ｌ、スケジューラ部ＳＣＨ１、パケット量通知部ＮＴＦ１、制御信号送受信部ＣＴＲ１を備える。
アクセスポイント１２は、主信号送受信部（下位）ＭＴＲ２、主信号バッファ部ＭＢ２、フロー単位バッファ部ＦＢ２＃１～＃Ｋ、主信号送受信部（上位）ＭＴＲＵ、パケット量通知部ＮＴＦ２、スケジューラ部ＳＣＨ２、制御信号送受信部ＣＴＲ２を備える。
コントローラ１３は、データベース部ＤＢ３、スケジューリング部ＳＣＨ３、制御信号送受信部ＣＴＲ３を備える。
端末１１は、主信号送受信部ＭＴＲ１、主信号バッファ部ＭＢ１、フロー単位バッファ部ＦＢ１＃１～＃Ｌ、アプリケーションＡＰ１＃１～＃Ｌ、スケジューラ部ＳＣＨ１、パケット量通知部ＮＴＦ１、制御信号送受信部ＣＴＲ１を備える。
アクセスポイント１２は、主信号送受信部（下位）ＭＴＲ２、主信号バッファ部ＭＢ２、フロー単位バッファ部ＦＢ２＃１～＃Ｋ、主信号送受信部（上位）ＭＴＲＵ、パケット量通知部ＮＴＦ２、スケジューラ部ＳＣＨ２、制御信号送受信部ＣＴＲ２を備える。
コントローラ１３は、データベース部ＤＢ３、スケジューリング部ＳＣＨ３、制御信号送受信部ＣＴＲ３を備える。
【0020】
端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれは、
送信パケットをトラフィックフロー毎に蓄積するバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）と、
バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量をコントローラ１３に送信し、コントローラ１３からトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻および送信量を受信する装置側送受信部（ＣＴＲ１、ＣＴＲ２）と、
前記送信時刻および前記送信量に従ってバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）内のトラフィックフロー毎の前記送信パケットを無線ネットワーク１５に送信する主信号送信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）と、
を備える。
送信パケットをトラフィックフロー毎に蓄積するバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）と、
バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量をコントローラ１３に送信し、コントローラ１３からトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻および送信量を受信する装置側送受信部（ＣＴＲ１、ＣＴＲ２）と、
前記送信時刻および前記送信量に従ってバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）内のトラフィックフロー毎の前記送信パケットを無線ネットワーク１５に送信する主信号送信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）と、
を備える。
【0021】
コントローラ１３は、
端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれから前記蓄積量を受信し、端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信する制御信号送受信部ＣＴＲ３と、
前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの前記送信時刻及び前記送信量を決定するスケジューリング部ＳＣＨ３と、
を備える。
端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれから前記蓄積量を受信し、端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信する制御信号送受信部ＣＴＲ３と、
前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの前記送信時刻及び前記送信量を決定するスケジューリング部ＳＣＨ３と、
を備える。
【0022】
制御システムは、主信号（トラフィックのパケット）の通信手段とは別の通信手段でコントローラ１３とアクセスポイント１２／端末１１との間の制御信号を通信する。具体的には、制御信号は、端末１１の制御信号送受信部ＣＴＲ１とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間、及びアクセスポイント１２の制御信号送受信部ＣＴＲ２とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間で送受される。
【0023】
各端末１１およびアクセスポイント１２は、定期的にフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたパケット量を制御信号としてコントローラ１３に通知する。
端末１１は各アプリケーションＡＰ１からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファＦＢ１に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ１は、定期的に各バッファＦＢ１のパケット蓄積量を確認し、各バッファＦＢ１に蓄積されているパケット量を制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ１を介してコントローラ１３へ通知する。本開示では、この制御信号を「パケット量通知」と称する。
なお、フロー単位バッファ部ＦＢ１をアプリケーションＡＰ１が所有していてもよい。
端末１１は各アプリケーションＡＰ１からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファＦＢ１に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ１は、定期的に各バッファＦＢ１のパケット蓄積量を確認し、各バッファＦＢ１に蓄積されているパケット量を制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ１を介してコントローラ１３へ通知する。本開示では、この制御信号を「パケット量通知」と称する。
なお、フロー単位バッファ部ＦＢ１をアプリケーションＡＰ１が所有していてもよい。
【0024】
本開示のパケット量通知部ＮＴＦ１は、パケットの送信直後のパケット量通知に強制更新フラグの挿入を実行する。強制更新フラグを挿入するパケット量通知は、定期的に行うパケット量通知であってもよいが、本開示ではこれに限定されない。例えば、パケット量通知部ＮＴＦ１は、定期的なパケット量通知の前に、強制更新フラグを挿入したパケット量通知をコントローラ１３に送信してもよい。この場合、端末１１は、アクセスポイント１２におけるパケットの受信の確認を待たずにパケット量通知を行ってもよいが、アクセスポイント１２におけるパケットの受信が確認できたことを契機に、パケット量通知を行ってもよい。
【0025】
また、アクセスポイント１２は上位ネットワーク装置５０からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファＦＢ２に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ２は、定期的に各バッファＦＢ２のパケット蓄積量を確認し、これを制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ２を介してコントローラ１３へ通知する。
【0026】
コントローラ１３は、通知されたパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報を記録し、それを元にバッファ毎の送信時刻と送信量を決定し、各端末１１およびアクセスポイント１２へ制御信号として通知する。
【0027】
コントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３は、各端末１１とアクセスポイント１２から制御信号を受信し、制御信号に含まれるパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報をデータベースＤＢ３に整理する。
【0028】
図３は、データベースＤＢ３に整理された情報の一例を説明する図である。
本データベースＤＢ３は、次の３つの情報を整理する。
項番は、端末１１とアクセスポイント１２の全てのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に対する通し番号である。
ノード番号は、アクセスポイント１２又は端末１１の番号である。
バッファ番号は、各端末１１が保有するバッファＦＢ１の番号、又はアクセスポイント１２保有するバッファＦＢ２の番号である。
パケット量は、それぞれのバッファ番号を持つバッファが保持するパケット蓄積量である。例えば、項番Ｋ＋２は、端末１１＃１が持つフロー単位バッファ部ＦＢ１＃２のパケット蓄積量であり、その量は“Ｂ１２”であることを意味する。
本データベースＤＢ３は、次の３つの情報を整理する。
項番は、端末１１とアクセスポイント１２の全てのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に対する通し番号である。
ノード番号は、アクセスポイント１２又は端末１１の番号である。
バッファ番号は、各端末１１が保有するバッファＦＢ１の番号、又はアクセスポイント１２保有するバッファＦＢ２の番号である。
パケット量は、それぞれのバッファ番号を持つバッファが保持するパケット蓄積量である。例えば、項番Ｋ＋２は、端末１１＃１が持つフロー単位バッファ部ＦＢ１＃２のパケット蓄積量であり、その量は“Ｂ１２”であることを意味する。
【0029】
コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ３は、後述するスケジューリング方式を利用し、データベース部ＤＢ３の内容からバッファ毎の送信時刻と送信量を決定する。そして、スケジューリング部ＳＣＨ３は、決定した送信時刻と送信量を制御信号とし、制御信号送受信部ＣＴＲ３から端末１１やアクセスポイント１２へ送信する。
【0030】
各端末１１およびアクセスポイント１２は、通知された送信時刻と送信量でフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）が蓄積するパケットを取り出して主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）へ入力する。主信号送受信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）は、主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）のパケットを無線ネットワーク１５へ送信する。
【0031】
図４は、以上で説明した動作をフローチャートで説明した図である。本実施形態の制御方法は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御方法であって、
前記制御方法は、無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２に対してコントローラ１３が行う送信制御であって、
端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）にトラフィックフロー毎に送信パケットを蓄積すること（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１２１，Ｓ１２２）、
それぞれの前記バッファに蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量を前記コントローラに送信すること（ステップＳ１１３、Ｓ１２３）、
前記コントローラにて、前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれから受信した前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻及び送信量を決定すること（ステップＳ１３１、Ｓ１３２）、
前記コントローラから前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信すること（ステップＳ１３３）、及び
前記送信時刻および前記送信量に従って前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれの前記バッファからトラフィックフロー毎の前記送信パケットを前記無線ネットワークに送信すること（ステップＳ１１４、Ｓ１２４）
を特徴とする。
前記制御方法は、無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２に対してコントローラ１３が行う送信制御であって、
端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）にトラフィックフロー毎に送信パケットを蓄積すること（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１２１，Ｓ１２２）、
それぞれの前記バッファに蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量を前記コントローラに送信すること（ステップＳ１１３、Ｓ１２３）、
前記コントローラにて、前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれから受信した前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻及び送信量を決定すること（ステップＳ１３１、Ｓ１３２）、
前記コントローラから前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信すること（ステップＳ１３３）、及び
前記送信時刻および前記送信量に従って前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれの前記バッファからトラフィックフロー毎の前記送信パケットを前記無線ネットワークに送信すること（ステップＳ１１４、Ｓ１２４）
を特徴とする。
【0032】
現実の通信には必ず送信から受信まで遅延時間が発生するため、各端末１１およびアクセスポイント１２からのパケット量通知とコントローラ１３からのスケジューリング通知は時間差が発生し、実際のバッファＦＢ１に蓄積されたパケット量と送信指示により端末１１が送信するパケット量に差が生まれる場合がある。例えば、図５に示すように、スケジューリング周期がパケット量通知周期の１／５の周期であり、コントローラ１３が、合計５パケット分で端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍの送信時刻をスケジューリングした場合、図６に示すように、スケジューリング周期内での最大パケット蓄積量が８パケット分だったとしても、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合、バッファに蓄積したパケット量よりも大きいパケット量送信指示が来ることで、パケット送信効率が低下する可能性がある。そこで、本開示の端末１１は、パケット送信を行った直後に送信するパケット量通知に強制更新フラグを埋め込み、コントローラ１３のデータベースＤＢ３を強制的に更新する。
【0033】
図７に、本実施形態の制御方法の一例を示す。本実施形態の制御方法は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御方法であって、端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍに格納されたパケットを送信する際、以下のステップを実行する。
端末１１＃Ｎは、
バッファＦＢ１＃Ｍにパケットが格納されると（Ｓ３１１）、パケット量通知部ＮＴＦ１がバッファＦＢ１＃Ｍのパケット量をカウントし（Ｓ３１２）、パケット送信直後であるか否かを判定する（Ｓ３１３）。
パケット送信直後である場合（Ｓ３１３においてＹｅｓ）、パケット量通知部ＮＴＦ１にて送信直後のバッファＦＢ１のパケット量通知に強制更新フラグを挿入する（Ｓ３１４）。
パケット送信直後でない場合（Ｓ３１３においてＮｏ）、又はステップＳ１１４の後、パケット量通知部ＮＴＦ１がバッファＦＢ１＃Ｍに格納されたパケット量をコントローラ１３に通知する（３１５）。
端末１１＃Ｎは、
バッファＦＢ１＃Ｍにパケットが格納されると（Ｓ３１１）、パケット量通知部ＮＴＦ１がバッファＦＢ１＃Ｍのパケット量をカウントし（Ｓ３１２）、パケット送信直後であるか否かを判定する（Ｓ３１３）。
パケット送信直後である場合（Ｓ３１３においてＹｅｓ）、パケット量通知部ＮＴＦ１にて送信直後のバッファＦＢ１のパケット量通知に強制更新フラグを挿入する（Ｓ３１４）。
パケット送信直後でない場合（Ｓ３１３においてＮｏ）、又はステップＳ１１４の後、パケット量通知部ＮＴＦ１がバッファＦＢ１＃Ｍに格納されたパケット量をコントローラ１３に通知する（３１５）。
【0034】
コントローラ１３は、端末１１＃Ｎからパケット量通知を受信すると、強制更新フラグはあるか否かを判定する（Ｓ３２１）。
強制更新フラグがない場合（Ｓ３２１においてＮｏ）、データベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が大きいか否かを判定する（Ｓ３２２）。データベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が小さい場合（Ｓ３２２においてＮｏ）、通知を廃棄する。
強制更新フラグがある場合（Ｓ３２１においてＹｅｓ）、又はデータベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が大きい場合（Ｓ３２２においてＹｅｓ）、更新が必要なバッファ番号＃Ｍのパケット量をデータベース部ＤＢ３に記録する（Ｓ３２３）。
そして、コントローラ１３は、データベース部ＤＢ３の記録から、スケジューリング部ＳＣＨ３で端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍの格納パケットの送信時刻と送信量を決定し（Ｓ３２４）、スケジューリング部ＳＣＨ３で決定した端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット送信時刻と送信量を各アクセスポイント１２、端末１１＃Ｎに通知する（Ｓ３２５）。
強制更新フラグがない場合（Ｓ３２１においてＮｏ）、データベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が大きいか否かを判定する（Ｓ３２２）。データベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が小さい場合（Ｓ３２２においてＮｏ）、通知を廃棄する。
強制更新フラグがある場合（Ｓ３２１においてＹｅｓ）、又はデータベース部ＤＢ３に記録された端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量より、通知のパケット量の方が大きい場合（Ｓ３２２においてＹｅｓ）、更新が必要なバッファ番号＃Ｍのパケット量をデータベース部ＤＢ３に記録する（Ｓ３２３）。
そして、コントローラ１３は、データベース部ＤＢ３の記録から、スケジューリング部ＳＣＨ３で端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍの格納パケットの送信時刻と送信量を決定し（Ｓ３２４）、スケジューリング部ＳＣＨ３で決定した端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット送信時刻と送信量を各アクセスポイント１２、端末１１＃Ｎに通知する（Ｓ３２５）。
【0035】
端末１１＃Ｎは、コントローラ１３からの通知を受信すると、スケジューリング部ＳＣＨ３で決定した送信時刻と送信量に従ってスケジューラ部ＳＣＨ１がバッファ＃Ｍの格納パケットを送信する（Ｓ３１６）。
【0036】
図８に、強制更新フラグを用いてデータベース部ＤＢ３の更新を行った場合のパケットスケジューリングの一例を示す。コントローラ１３が、合計５パケット分で端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍの送信時刻Ｔ１と終了時刻（Ｔ１＋ｔ１）をスケジューリングした場合、端末１１＃Ｎは、５パケット目を送信した直後のパケット量通知に強制更新フラグを埋め込む。
【0037】
例えば、５パケット目を送信した直後のパケット量通知時の端末１１＃Ｎのバッファ番号＃Ｍのパケット量が４の場合、端末１１＃Ｎは、バッファ番号＃Ｍのパケット量が４である旨と共に強制更新フラグを埋め込んだパケット量通知をコントローラ１３に送信する。コントローラ１３はこのパケット量通知を受信すると、端末１１＃Ｎから受信した強制更新フラグに従い、データベース部ＤＢ３におけるバッファ番号＃Ｍのパケット量を４に更新する。これにより、コントローラ１３は、合計５パケット分で送信時刻Ｔ２と終了時刻（Ｔ２＋ｔ２）をスケジューリングすることができる。
【0038】
［スケジューリング方式］
ここで、コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ１３が行うスケジューリング方式を説明する。
［１］公平にスケジューリング
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの総数で帯域や時間を割る計算を行う。
以下、パラメータを説明する。
端末１１とアクセスポイント１２を合わせた、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数： ｎ
１ｃｙｃｌｅの時間： Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの主信号総送信限界量： Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
最初に蓄積されたパケットを送信する時刻： ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
ここで、コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ１３が行うスケジューリング方式を説明する。
［１］公平にスケジューリング
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの総数で帯域や時間を割る計算を行う。
以下、パラメータを説明する。
端末１１とアクセスポイント１２を合わせた、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数： ｎ
１ｃｙｃｌｅの時間： Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの主信号総送信限界量： Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
最初に蓄積されたパケットを送信する時刻： ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
【0039】
この場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ＴＪ［ｓｅｃ］は、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔＪ［ｓｅｃ］は、
と計算される。
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
【数1】
【数2】
【数3】
【0040】
なお、送信を開始するフロー単位バッファの順番は、例えばコントローラ１３のデータベース部ＤＢ３に整理されている項番の若番から行う、などが考えられる。
【0041】
［２］帯域重み付けを考慮してスケジューリング
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数とそのパケット蓄積量で決定する。
以下、パラメータを説明する。
フロー単位バッファ＃Ｊのパケット蓄積量： ＢＪ［Ｂｙｔｅｓ］
１ｃｙｃｌｅの時間： Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの送信限界量： Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積された全パケットを送信するために必要な時間： Ｔａｌｌ［ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積されたパケットのうち最初にパケット送信する時刻： ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数とそのパケット蓄積量で決定する。
以下、パラメータを説明する。
フロー単位バッファ＃Ｊのパケット蓄積量： ＢＪ［Ｂｙｔｅｓ］
１ｃｙｃｌｅの時間： Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの送信限界量： Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積された全パケットを送信するために必要な時間： Ｔａｌｌ［ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積されたパケットのうち最初にパケット送信する時刻： ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
【0042】
この場合、
とすると、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ＴＪ［ｓｅｃ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔＪ［ｓｅｃ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
と計算される。
【数4】
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
【数5a】
【数5b】
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
【数6a】
【数6b】
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
【数7a】
【数7b】
【0043】
なお、Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、送信しきれないパケットは、次の送信タイミングに繰り越す。また、本実施形態では、コントローラ１３が各端末１１に割り当てる通信帯域の一例として送信時刻及び送信量を割り当てる例を示すが、本開示はこれらに限定されない。
【0044】
以上説明したように、本開示の実施形態は、
端末１１が、パケット送信の直後のパケット量通知に強制更新フラグを挿入し、
コントローラ１３が、パケット量通知に埋め込まれた強制更新フラグに基づいて、データベースＤＢ３を強制的に更新する。
これにより、本開示は、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合であっても、パケット送信効率の低下を防ぐことができる。
さらに、一定周期で通知されたパケット量をコントローラ１３のデータベース部ＤＢ３で逐次更新することは、パケット量の通知周期が小さく、かつ端末数が多い場合ではコントローラ１３への負荷が大きい。この点、本開示は、更新の必要なタイミングでバッファ単位でデータベースを更新するため、コントローラ１３への負荷を低減することができる。
端末１１が、パケット送信の直後のパケット量通知に強制更新フラグを挿入し、
コントローラ１３が、パケット量通知に埋め込まれた強制更新フラグに基づいて、データベースＤＢ３を強制的に更新する。
これにより、本開示は、スケジューリング周期内でパケット送信が発生した場合であっても、パケット送信効率の低下を防ぐことができる。
さらに、一定周期で通知されたパケット量をコントローラ１３のデータベース部ＤＢ３で逐次更新することは、パケット量の通知周期が小さく、かつ端末数が多い場合ではコントローラ１３への負荷が大きい。この点、本開示は、更新の必要なタイミングでバッファ単位でデータベースを更新するため、コントローラ１３への負荷を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本開示は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【0046】
１１：端末
１２：アクセスポイント
１３：コントローラ
１５：無線ネットワーク
５０：上位ネットワーク装置
３００：制御システム
１２：アクセスポイント
１３：コントローラ
１５：無線ネットワーク
５０：上位ネットワーク装置
３００：制御システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】